2012年網絡管理員教程之IP Phone

　　IP Phone

　　1.IP Phone 簡介

　　隨著因特網的日益擴大，基于 IP 技術的各種應用迅速發(fā)展。其中 IP Phone 就是近幾年興起的、極具挑戰(zhàn)性的實用技術。IP Phone 也稱為網絡電話、IP 電話、VoIP、Internet Telephone等，它是建立在因特網基礎上的新型數字化傳輸技術，是 IP 網上通過 TCP/IP 協(xié)議實現(xiàn)的一種電話應用。IP Phone 最早的產品可以追溯到 1995 年，當時開發(fā)商們推出了一些基于計算機平臺的軟件產品。如 Vocaltec 的 IP Phone(即 Internet Phone)、Netspeak 公司的 Web Phone，以及后來 Netscape 的 Cooltalk 等。IP Phone 可以在因特網上實現(xiàn)實時的語音傳輸服務，和傳統(tǒng)電話業(yè)務相比，它具有巨大的優(yōu)勢和廣闊的市場前景，現(xiàn)在，IP Phone 不僅可以提供 PC-to-PC的實時語音通信，而且可以提供 PC-to=Phone、Phone-to-Phone 的實時語音通信，并在此基礎之上還可以實現(xiàn)語音、視頻、數據合一的實時多媒體通信。和傳統(tǒng)的 PSTN 相比，IP Phone 具有以下優(yōu)點：

　　(1)能夠更加高效地利用網絡資源。IP Phone 采用了先進的數字信號處理技術，可以將64kbps(bit/s)的話音信號壓縮成 8kbps 或更低碼率的數據流，能夠在同一條線路上傳輸比采用模擬技術時更多的呼叫，而且 IP Phone 采用的是分組交換技術，可以實現(xiàn)信道的統(tǒng)計復用，使得網絡資源的利用效率更高。

　　(2)可以提供更為廉價的服務。由于 IP phone 是以數字形式作為傳輸媒體，所以占用資源小，成本很低，價格便宜�，F(xiàn)在國內已經有一些電信運營商開始提供 IP Phone 服務，價格可以比傳統(tǒng)的電話低 40%~70%。

　　(3)和數據業(yè)務有更大的兼容性。IP Phone 不僅包含傳統(tǒng)的話音業(yè)務，還涵蓋了其他一些多媒體實時通信業(yè)務，同時還提供了許多方便的增值業(yè)務，如呼叫轉移、呼叫等候、呼叫阻塞、主叫號碼顯示等。

　　(4)符合三網合一的發(fā)展方向。IP 技術是通信領域的新潮流，它符合未來三網合一(電話網、廣播電視網、數據網)的發(fā)展方向，因而其市場潛力十分可觀。

　　2.IP Phone 的基本原理

　　IP電話系統(tǒng)把來處普通電話的模擬信號轉換成計算機可連入因特網的傳送的數據包，同時也將收到的數據包轉換成聲音的模擬電信號。IP電話系統(tǒng)是由一系列組件構成的，其中包括：終端、網關、關守、網管服務器、計費服務器等。因特網網關提供因特網和電話網之間的接口，用戶通過PSTN本地環(huán)路連接到因特網的網關，網關負責把模擬信號轉換為數字信號并壓縮打包，成為可以在因特網上傳輸的分組語音信號，然后通過因特網傳送到被叫用戶的網關端，由被叫端的網關進行分組數據的解包、解壓和解碼，還原為可被識別的模擬語音信號，再通過 PSTN 傳到被叫方的終端。這樣，就完成了一個完整的電話到電話的 IP 電話的通信過程。

　　(1)終端(Terminal)：IP 電話的終端可以有多種類型，其中包括傳統(tǒng)的語音電話、ISDN終端、PC,也可以是集語音、數據和圖像于一體的多媒體業(yè)務終端。由于不同種類的終端產生的數據源結構是不同的，要在同一個網絡上傳輸，這就要由網關或者是通過一個適配器進行數據轉換，形成統(tǒng)一的 IP 數據包。未來終端的發(fā)展趨勢應當是標準和規(guī)格的統(tǒng)一的，這樣可以減少數據轉換帶來的開銷。

　　(2)網關(Gatekeeper)：網關負責提供 IP 網絡和傳統(tǒng)的 PSTN 接口，從而提供廉價的長途通信業(yè)務。網關可以支持多種電話線路，包括模擬電話線、數字中繼線和 PBX 連接線路，并提供語音編碼壓縮、呼叫控制、信令轉換、動態(tài)路由計算等功能。

　　(3)關守(Gatekeeper)：關守實際上是IP電話網的智能集線器，是整個系統(tǒng)的服務平臺，負責系統(tǒng)的管理、配置和維護。關守提供的功能有撥號方案管理、安全性管理、集中服務管理、數據庫管理和備份、網絡管理等。

　　(4)管理服務器：管理服務器是為網絡管理人員提供的管理工具，可以實現(xiàn)對 IP 電話網絡體系中各種組件的管理工作。管理服務器提供良好的用戶界面，使網管人員可以方便地控制所有的系統(tǒng)組件，包括網關、關守等。管理服務器的功能包括設備的控制及配置、數據配給、撥號方案管理及負載均衡、遠程監(jiān)控等。

　　(5)計費服務器：計費服務器的功能是對用戶的呼叫進行費用計算，并提供相應的單據和統(tǒng)計報表。計費服務器可以由 IP 電話的制造商提供，也可以由第三方廠商制作，前提是 IP制造商開放其軟件的數據接口。

　　3.IP Phone 的關鍵技術

　　對于因特網這樣的無連接數據網絡是沒有業(yè)務質量保障的，必然會存在分組丟失、失序到達和時延抖動的情況。這時，就必須采取特殊的步驟來保障一定的業(yè)務質量。例如，高層協(xié)議 TCP 提供了流控和差錯恢復，但會產生顯著的時延和時延抖動，因而在此環(huán)境中，TCP就不可用作第三層協(xié)議�；诙嗝襟w數據與一般計算機數據不同，它能容忍一定程度的差錯，而不會明顯地影響通話或圖像質量。因此，多媒體數據傳輸都采用 UDP 傳輸協(xié)議。由于 UDP只是提供了一個基本的傳輸手段，而多媒體傳輸應用需要多媒體編碼類型、同步時標、分組序列號等參數，以及一定程度的業(yè)務質量保障，因而提出了實時傳輸協(xié)議 RTP 和實時傳輸控制協(xié)議 RTCP.主要的技術分 5 類：

　　(1)信令技術，包括ITU-T H.323和IETF會話初始化協(xié)議SIP[4](Session Initiation Protocol)兩套標準體系，還涉及到進行實時同步連續(xù)媒體流傳輸控制的實時流協(xié)議 TRSP.

　　(2)媒體編碼技術，如以碼本激勵線性預測原理為基礎的 G.729\G.723(G723.1)話音壓縮編碼技術。以 G.729 為例，它可將經過采樣的 64kbps 話音以幾乎不失真的質量壓縮至 8kbps.話音壓縮編碼技術是 IP 電話技術的一個重要組成部分。圖像編碼方面的 IP 網絡會議系統(tǒng)采用的 H.261(活動圖像編碼)和 H.263(低速率活動圖像編碼)。

　　(3)媒體實時傳輸技術，主要采用實時傳輸協(xié)議 RTP.RTP 為端到端的實時數據傳送協(xié)議。TRP 位于 UDP 之上，它們共同完成傳輸層的功能。RTP 本身并不向被傳數據提供時間和質量上的保證，它既不保證傳輸的可靠性，也不保證下層網絡是可靠的，而是依靠下層網絡提供此功能。它主要用于媒體點播與交互式通信。RTCP 是管理傳輸質量和提供 QoS(服務質量)信息的實時控制協(xié)議，主要監(jiān)視時延和帶寬。一旦所傳送的多媒信息流的帶寬發(fā)生變化，則通知發(fā)送方，改變符號識別碼和編碼參數。

　　(4)業(yè)務質量保障技術，采用資源預留協(xié)議 RSVP 利用于業(yè)務質量監(jiān)控的實時傳輸控制協(xié)議 RTCP 來避免網絡擁塞，保障通話質量。

　　(5)網絡傳輸技術，主要是用 TCP 和 UDP.在 I 網上傳輸層有兩個并列的協(xié)議：TCP和 UDP.TCP 是面向連接的，它提供高可靠性服務;UDP 是無連接的，它提供高效率的服務。高可靠性的 TCP 用于一次要交換傳輸大量報文的情況，高效率的 UDP 用于一次交換少量的報文或交換實時性要求較高的信息。

　　此外還涉及到分組重建技術和時延抖動平滑技術、動態(tài)路由平衡傳輸技術、網關互聯(lián)技術(包括媒體互通和控制信令互通)、網絡管理技術以及安全認證和計費技術等。

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